蛋白质对于每个活细胞都是必不可少的，并负责许多基本过程。特别地，它们需要作为代谢中的生物催化剂以及用于细胞内部和细胞之间的信号传导。交流失败会导致许多疾病，而蛋白质信号传导的起源已经引起了广泛的科学争论。
现在，哥廷根大学的一组研究人员实际上已经首次观察到了在每个活细胞中完成这项工作的移动质子，从而提供了对该机理的新见解。结果发表在《自然》上。
哥廷根大学的研究人员以Kai Tittmann教授和Ricardo Mata教授为首，找到了一种生长人类蛋白质高质量蛋白质晶体的方法。汉堡的DESY粒子加速器使观察质子（带正电荷的亚原子粒子）在蛋白质内运动成为可能。这种令人惊讶的“质子舞蹈”表明了蛋白质的远处如何能够即时相互通信，就像电流沿着电线向下移动一样。
此外，Tittmann小组获得了其他几种蛋白质的高分辨率数据，以前所未有的细节展示了一种氢键的结构，其中两个较重的原子有效地共享了一个质子（称为“低势垒氢键”）。这是第二个令人惊讶的发现：数据证明，解决数十年争议的蛋白质中确实存在低势垒氢键，并且实际上在该过程中起着至关重要的作用。
“我们观察到的质子运动非常类似于被称为牛顿摇篮的玩具，在该摇篮中，能量立即沿着悬挂的金属球链传输。在蛋白质中，这些可移动的质子可以立即连接蛋白质的其他部分，”蒂特曼解释说，他也是哥廷根马克斯·普朗克生物物理化学研究所的马克斯·普朗克研究员。该过程在Mata教授的实验室中借助量子化学计算进行了模拟。这些计算为质子的传递机理提供了新的模型。“很长一段时间以来，我们就知道质子可以以一致的方式运动，例如在水中。现在看来，蛋白质的进化方式使得它们实际上可以利用这些质子进行信号传导。”
研究人员认为，这一突破可以使人们更好地理解生命化学，增进对疾病机制的了解并开发新药物。这一进展将使可转换蛋白质的开发成为可能，该蛋白质可适应医学，生物技术和环境友好化学领域的众多潜在应用。
